回轉(zhuǎn)式焙燒爐潤滑方式的優(yōu)化與改進

吳慧軍

（中國石化催化劑有限公司長嶺分公司，湖南岳陽 414000）

0 引言

催化裂化（FCC）催化劑是石油煉制中的主要催化劑之一，在煉油催化劑中的占比達到80%以上，Y 型分子篩是FCC 催化劑的主要活性組分，高溫焙燒是FCC 催化劑的主要活性組分（Y 型分子篩）生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵的工序，其作用是使分子篩發(fā)生脫鋁、脫羥基、硅遷移、脫氨、結(jié)晶重排反應(yīng)，并導(dǎo)致部分Al-O-Al 被Si-O-Si 取代，從而使晶胞收縮、硅鋁比提高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增強，同時使Na+由難交換的位置遷移至易交換的位置。因此，焙燒效果直接影響分子篩性能的好壞。催化裂化（FCC）催化劑生產(chǎn)過程中也需要經(jīng)過焙燒工序，進一步提高催化劑的催化性能。

1 背景

回轉(zhuǎn)式焙燒爐是催化劑和分子篩生產(chǎn)過程中焙燒工序常用的設(shè)備，該設(shè)備通常有燃?xì)庵苯蛹訜岷碗娂訜醿煞N加熱方式，該型號的工業(yè)爐有連續(xù)生產(chǎn)、處理能力大、構(gòu)造簡單的優(yōu)點。該設(shè)備結(jié)構(gòu)主要包括進料箱、驅(qū)動電機（含減速機）、齒輪副、滾圈、托輪、擋輪、爐膛、爐筒和出料箱?；剞D(zhuǎn)式焙燒爐的工作原理是：物料從進料箱進入焙燒爐筒體，爐筒通過滾圈支撐在托輪上，在驅(qū)動電機和齒輪傳動機構(gòu)的作用下爐筒緩慢旋轉(zhuǎn)，爐筒自進料端向出料端有約1°的傾斜角，物料在爐筒內(nèi)抄板的作用下旋轉(zhuǎn)翻騰并緩慢向出料端移動，物料在爐筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)移動的同時經(jīng)過加熱焙燒，直至從出料箱降溫、卸料。

回轉(zhuǎn)式焙燒爐的爐筒根據(jù)設(shè)備長度的不同通常有兩點支撐和三點支撐兩種模式，每個支撐點包含與爐筒連為一體的滾圈和支撐滾圈的兩個托輪，每臺焙燒爐的前滾圈前后各有1 個擋圈，因此，兩點支撐焙燒爐有2 個滾圈、4 個托輪、2 個擋輪，三點支撐焙燒爐有3 個滾圈、6 個托輪、2 個擋輪，三點支撐燃?xì)馐交剞D(zhuǎn)焙燒爐結(jié)構(gòu)示意如圖1 所示。本文對焙燒爐托輪、擋輪和滾圈潤滑方式改進優(yōu)化進行了研究。

圖1 三點支撐燃?xì)馐交剞D(zhuǎn)焙燒爐結(jié)構(gòu)示意

2 原潤滑系統(tǒng)存在的問題

2.1 托輪和擋輪軸承潤滑存在的問題

回轉(zhuǎn)式焙燒爐托輪軸承為滾動軸承，爐筒轉(zhuǎn)速緩慢（一般轉(zhuǎn)速約10～20 r/min），托輪的轉(zhuǎn)速也較慢，約80～150 r/min，由于托輪軸承承受的徑向載荷較大，所以通常采用高溫鋰基脂潤滑，每個托輪有2 個潤滑點。擋輪軸承通常為滑動軸承，也是采用高溫鋰基脂潤滑，每個擋輪有1 個潤滑點。根據(jù)設(shè)備潤滑要求，焙燒爐的托輪和擋輪每周需添加1 次潤滑油，加油方式采用黃油槍通過加油孔加注，這種潤滑方式存在以下缺點：

（1）添加潤滑油的工作量大、效率低。某車間有7 臺回轉(zhuǎn)式焙燒爐，均為三點支撐，累計共有84 個托輪潤滑點、14 個擋輪潤滑點，每次加注潤滑油需要2 個操作工花費4 h 的時間，加油潤滑的工作量大、效率低。

（2）加油過程存在安全風(fēng)險。焙燒爐屬于轉(zhuǎn)動設(shè)備，托輪和擋輪軸承加油過程需要在焙燒爐正常生產(chǎn)運行條件下進行。爐筒本體及周邊溫度較高，爐頭托輪和擋輪軸承潤滑油加注點在旋轉(zhuǎn)爐筒底部，周邊有驅(qū)動減速機、大小齒輪，尤其是擋輪在保溫爐膛、托輪座和大齒輪之間，操作空間狹小，操作工在這種情況下給各軸承座的軸承添加潤滑油，存在碰傷、燙傷的安全風(fēng)險。

（3）擋輪軸承磨損快、壽命短。由于擋輪軸承加注潤滑油的條件惡劣，存在較大的安全隱患。為了安全起見，不允許操作工在設(shè)備正常運行中對焙燒爐擋輪軸承加注潤滑油，因此擋輪軸承的潤滑狀況難以保證，加之焙燒爐環(huán)境溫度較高，導(dǎo)致?lián)踺嗇S承潤滑不足，磨損較快，每次停機檢修時一般都需要更換擋輪軸承。

2.2 托輪和滾圈表面潤滑存在的問題

1 對托輪支撐1 個滾圈，爐筒、爐內(nèi)物料、大齒輪及滾圈自身重量均作用于托輪，滾圈與托輪表面直接接觸，兩個曲面的接觸屬于線接觸，摩擦力較大，如果不能保證良好的潤滑，將造成滾圈或托輪接觸面的加速磨損。原回轉(zhuǎn)式焙燒爐托輪和滾圈表面采用涂抹高溫鋰基脂的方式進行潤滑，存在以下缺點：

（1）加油工作量大、潤滑油消耗量大。以某車間為例，托輪和滾圈共有21 個潤滑點，由于托輪和滾圈周邊溫度較高，一般每2 天就要加1 次潤滑脂，每次大約消耗1 桶潤滑脂（約17 kg），夏天潤滑脂容易變稀流淌，需要補油脂的頻次更加頻繁。托輪和滾圈加油工作量大，潤滑脂消耗量大。

（2）加油潤滑過程存在安全風(fēng)險。托輪和滾圈加潤滑脂需要在設(shè)備轉(zhuǎn)動過程中進行，用油脂鏟反復(fù)多次將潤滑脂涂抹在滾圈和托輪接觸面附近，通過滾圈和托輪的相互轉(zhuǎn)動將潤滑脂均勻分布在滾圈和托輪表面，達到潤滑效果。整個加油潤滑過程在轉(zhuǎn)動部位附近進行，操作過程存在一定的安全風(fēng)險。

（3）潤滑不能達到預(yù)期效果，托輪使用壽命短。由于托輪和滾圈加脂過程人為影響因素較大，無法確保托輪和滾圈始終處于良好的潤滑狀態(tài)之下。當(dāng)滾圈和托輪表面油脂被空氣中粉塵污染后，被污染的油脂在運轉(zhuǎn)中會加劇滾圈及托輪表面磨損，降低了托輪和滾圈使用壽命。某車間部分托輪使用僅1 年左右，滾圈或托輪表面就出現(xiàn)了磨損嚴(yán)重、凹凸不平的現(xiàn)象，需要對托輪進行修復(fù)或更換新托輪。更換托輪需要鉗工、焊工、起重工等多工種配合進行，檢修工作量較大，對生產(chǎn)造成一定的影響。

（4）現(xiàn)場環(huán)境差。滾圈及托輪表面的鋰基脂在高溫狀態(tài)下粘度變稀，鋰基脂屬于工業(yè)危廢，流淌到地面上造成地面易滑且污染現(xiàn)場環(huán)境，給操作工巡檢帶來安全隱患。同時，鋰基脂在高溫下易變性分解，散發(fā)難聞的氣味，對大氣也造成污染。

3 潤滑系統(tǒng)改進方法及效果

3.1 托輪和擋輪軸承潤滑改進

3.1.1 改進方法

車間技術(shù)人員針對回轉(zhuǎn)式焙燒爐托輪和擋輪軸承潤滑中存在的缺點設(shè)計開發(fā)了一套油泵多點集中潤滑系統(tǒng)，用于托輪和擋輪加油潤滑，每臺焙燒爐分別在爐頭、爐中、爐尾各設(shè)1 個油泵潤滑系統(tǒng)。

油泵潤滑系統(tǒng)包括依次相連通的油脂潤滑泵、濾油器、分油器，分油器上設(shè)有6 根或4 根與需潤滑軸承的軸承座相連的銅管（爐頭6 根、爐中爐尾4 根），每根銅管對應(yīng)1 個潤滑點，油脂潤滑泵上設(shè)置有手動手柄，每次加注油脂只需輕按兩下手柄即可完成潤滑工作，實現(xiàn)了多個軸承潤滑點1 次性集中潤滑，安全高效。油脂潤滑泵上設(shè)有壓力表，能夠非常直觀地對需潤滑軸承的軸承座是否加滿潤滑油的信息進行反饋（圖2）。

圖2 油泵潤滑系統(tǒng)

3.1.2 改造效果

車間對7 臺回轉(zhuǎn)式焙燒爐托輪和擋輪軸承的潤滑方式進行了改造，全部采用油泵集中潤滑系統(tǒng)，每次加油只需1 個操作工10 min 就可以完成所有托輪和擋輪潤滑點的加油工作，大幅提升了加油效率，降低了工作量。加油過程無需接觸轉(zhuǎn)動部位，徹底消除了安全隱患。新潤滑系統(tǒng)確保了擋輪軸承潤滑狀態(tài)，提升了托輪和擋輪軸承使用壽命，減少了設(shè)備檢修頻次。

3.2 托輪和滾圈表面潤滑改進

3.2.1 改進方法

托輪和滾圈表面直接接觸，載荷較大，必須保證良好的潤滑。車間技術(shù)人員根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，利用石墨具有良好潤滑性能的特點設(shè)計了1 套石墨自動潤滑系統(tǒng)，有效解決了托輪和滾圈表面潤滑存在的問題。每臺焙燒爐分別在爐頭、爐中、爐尾的托輪和滾圈表面接觸處各設(shè)置1 套石墨自動潤滑系統(tǒng)。

該石墨潤滑系統(tǒng)包括支撐架、石墨塊、壓板和溜槽。溜槽在支撐架上部，溜槽與支撐架之間具有一定的傾角，石墨塊放置在溜槽內(nèi)，石墨塊的上部安裝有1 塊壓板。使用過程中，石墨塊下端與需潤滑的托輪接觸，對托輪涂抹石墨，隨著托輪的旋轉(zhuǎn)將石墨帶到滾圈表面，對接觸面起到良好的潤滑作用；石墨的上端與壓板接觸，壓板與石墨在重力作用下確保石墨塊下端始終與需潤滑托輪接觸，保證需潤滑托輪與滾圈的接觸面得到良好的潤滑（圖3）。操作人員可以通過調(diào)整壓板的重量和石墨板溜槽的傾角調(diào)整石墨的需要量。

圖3 石墨潤滑系統(tǒng)

3.2.2 改造效果

采用石墨潤滑系統(tǒng)后無需再對托輪和滾圈表面進行潤滑，減少了潤滑脂消耗量，降低了工作強度，消除了安全隱患。托輪和滾圈潤滑無死角，延長了托輪和滾圈的使用壽命，全部托輪和滾圈的使用壽命均超過3 年，托輪與滾圈表面無明顯磨損，降低了焙燒爐的檢修頻次和檢修強度。改善了設(shè)備運行與操作的現(xiàn)場環(huán)境，避免了傳統(tǒng)油脂潤滑方式中滾圈及托輪表面的高溫使鋰基脂變稀流淌到地面污染環(huán)境，和鋰基脂高溫變性分解造成的大氣污染。

4 結(jié)束語

回轉(zhuǎn)式焙燒爐采用油泵潤滑系統(tǒng)和石墨潤滑系統(tǒng)后，有效解決了設(shè)備潤滑難度大、效率低強度高、安全隱患大的問題，大幅提升了擋輪和托輪軸承的使用壽命，減少了滾圈和托輪表面磨損，為裝置的安穩(wěn)優(yōu)運行奠定了基礎(chǔ)。石墨自潤滑系統(tǒng)的應(yīng)用有效改善了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)節(jié)，降低了環(huán)保風(fēng)險?；剞D(zhuǎn)式焙燒爐潤滑方式優(yōu)化的改進與推廣應(yīng)用為其他轉(zhuǎn)動類設(shè)備的潤滑方式改造和設(shè)計提供了思路，我公司在雙錐爐、轉(zhuǎn)鼓等高溫轉(zhuǎn)動部位的軸承也采用了相同的油泵潤滑系統(tǒng)，取得了較好的效果。